openwrt系统初始化分析

openwrt固件启动后，进入uboot，加载内核，启动init进程，而init进程包含在procd进程中，启动代码如下：

int
main(int argc, char **argv)
{
    pid_t pid;

    sigaction(SIGTERM, &sa_shutdown, NULL);
    sigaction(SIGUSR1, &sa_shutdown, NULL);
    sigaction(SIGUSR2, &sa_shutdown, NULL);

    early();//初始化根文件系统中的需要的文件和设置，early.c
    cmdline(); //从proc/cmdline获取命令行启动参数
    watchdog_init(1); //初始化watchdog， watchdog.c 

    pid = fork();
    if (!pid) {
        char *kmod[] = { "/sbin/kmodloader", "/etc/modules-boot.d/", NULL };

        if (debug < 3) {
            int fd = open("/dev/null", O_RDWR);

            if (fd > -1) {
                dup2(fd, STDIN_FILENO);
                dup2(fd, STDOUT_FILENO);
                dup2(fd, STDERR_FILENO);
                if (fd > STDERR_FILENO)
                    close(fd);
            }
        }
        execvp(kmod[0], kmod);
        ERROR("Failed to start kmodloader\n");
        exit(-1);
    }
    if (pid <= 0)
        ERROR("Failed to start kmodloader instance\n");
    else
        waitpid(pid, NULL, 0);
    uloop_init();
    preinit(); //执行初始脚本
    uloop_run();

    return 0;
}

preinit()函数中启动了/etc/preinit启动脚本：

void
preinit(void)
{
    char *init[] = { "/bin/sh", "/etc/preinit", NULL };
    char *plug[] = { "/sbin/procd", "-h", "/etc/hotplug-preinit.json", NULL };

    LOG("- preinit -\n");

    plugd_proc.cb = plugd_proc_cb;
    plugd_proc.pid = fork();
    if (!plugd_proc.pid) {
        execvp(plug[0], plug); 
        ERROR("Failed to start plugd\n");
        exit(-1);
    }
    if (plugd_proc.pid <= 0) {
        ERROR("Failed to start new plugd instance\n");
        return;
    }
    uloop_process_add(&plugd_proc);

    setenv("PREINIT", "1", 1);

    preinit_proc.cb = spawn_procd;
    preinit_proc.pid = fork();
    if (!preinit_proc.pid) {
        execvp(init[0], init);
        ERROR("Failed to start preinit\n");
        exit(-1);
    }
    if (preinit_proc.pid <= 0) {
        ERROR("Failed to start new preinit instance\n");
        return;
    }
    uloop_process_add(&preinit_proc);

    DEBUG(4, "Launched preinit instance, pid=%d\n", (int) preinit_proc.pid);
}

在preinit函数中同时启动procd进程/sbin/procd, procd的执行代码如下：

int main(int argc, char **argv)
{
    int ch;
    char *dbglvl = getenv("DBGLVL");

    if (dbglvl) {
        debug = atoi(dbglvl);
        unsetenv("DBGLVL");
    }

    while ((ch = getopt(argc, argv, "d:s:h:")) != -1) {
        switch (ch) {
        case 'h':
            return hotplug_run(optarg);
        case 's':
            ubus_socket = optarg;
            break;
        case 'd':
            debug = atoi(optarg);
            break;
        default:
            return usage(argv[0]);
        }
    }
    uloop_init();
    procd_signal();
    trigger_init();
    if (getpid() != 1)
        procd_connect_ubus();//ubusd进程存在则连接ubus
    else
        procd_state_next(); //不存在则，启动ubusd进程
    uloop_run();

    return 0;
}

在函数procd_state_next中调用state_enter 启动ubusd进程

static void state_enter(void)
{
    char ubus_cmd[] = "/sbin/ubusd";

    switch (state) {
    case STATE_EARLY:
        LOG("- early -\n");
        watchdog_init(0);
        hotplug("/etc/hotplug.json");
        procd_coldplug();
        break;

    case STATE_INIT:
        // try to reopen incase the wdt was not available before coldplug
        watchdog_init(0);
        LOG("- ubus -\n");
        procd_connect_ubus();

        LOG("- init -\n");
        service_init();
        service_start_early("ubus", ubus_cmd);

        procd_inittab();
        procd_inittab_run("respawn");
        procd_inittab_run("askconsole");
        procd_inittab_run("askfirst");
        procd_inittab_run("sysinit");
        break;

    case STATE_RUNNING:
        LOG("- init complete -\n");
        break;

    case STATE_SHUTDOWN:
        LOG("- shutdown -\n");
        procd_inittab_run("shutdown");
        sync();
        break;

    case STATE_HALT:
        LOG("- reboot -\n");
        reboot(reboot_event);
        break;

    default:
        ERROR("Unhandled state %d\n", state);
        return;
    };
}

启动preinit时执行的/etc/preinit脚本，内容如下：

#!/bin/sh
# Copyright (C) 2006 OpenWrt.org
# Copyright (C) 2010 Vertical Communications

[ -z "$PREINIT" ] && exec /sbin/init

export PATH=/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin

pi_ifname=
pi_ip=192.168.1.1
pi_broadcast=192.168.1.255
pi_netmask=255.255.255.0

fs_failsafe_ifname=
fs_failsafe_ip=192.168.1.1
fs_failsafe_broadcast=192.168.1.255
fs_failsafe_netmask=255.255.255.0

fs_failsafe_wait_timeout=2

pi_suppress_stderr="y"
pi_init_suppress_stderr="y"
pi_init_path="/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin"
pi_init_cmd="/sbin/init"

. /lib/functions.sh
. /lib/functions/preinit.sh
. /lib/functions/system.sh

boot_hook_init preinit_essential
boot_hook_init preinit_main
boot_hook_init failsafe
boot_hook_init initramfs
boot_hook_init preinit_mount_root

for pi_source_file in /lib/preinit/*; do
        . $pi_source_file
done

boot_run_hook preinit_essential

pi_mount_skip_next=false
pi_jffs2_mount_success=false
pi_failsafe_net_message=false

boot_run_hook preinit_main

/etc/preinit脚本是一系列初始化脚本的入口，定义了初始化的各种参数，preinit的一系列脚本放在/lib/preinit/文件夹下：

02_default_set_state         50_indicate_regular_preinit
03_preinit_do_ralink.sh      70_initramfs_test
10_indicate_failsafe         80_mount_root
10_indicate_preinit          81_urandom_seed
10_sysinfo                   99_10_failsafe_login
30_failsafe_wait             99_10_run_init
40_run_failsafe_hook

由于脚本众多，因此openwrt的设计者将这些脚本分成下面几类：

preinit_essential
preinit_main
failsafe
initramfs
preinit_mount_root

每一类函数按照脚本的开头数字的顺序运行。

preinit执行的最后一个脚本为99_10_run_init，运行

exec env - PATH=$pi_init_path $pi_init_env $pi_init_cmd

pi_init_cmd为

pi_init_cmd="/sbin/init"

因此开始运行busybox的init命令

busybox的init命令执行/etc/inittab的脚本，/etc/inittab 内容如下：

::sysinit:/etc/init.d/rcS S boot
::shutdown:/etc/init.d/rcS K stop
tts/0::askfirst:/bin/ash --login
ttyS0::askfirst:/bin/ash --login
tty1::askfirst:/bin/ash --login

sysinit为系统初始化运行的 /etc/init.d/rcS S boot脚本
shutdown为系统重启或关机运行的脚本
tty开头的是，如果用户通过串口或者telnet登录，则运行/bin/ash --login
askfirst和respawn相同，只是在运行前提示”Please press Enter to activate
this console.”

当前启动转到运行 /etc/init.d/rcS S boot，/etc/init.d/rcS和preinit类似，rcS也是一系列脚本的入口，其运行/etc/rc.d目录下S开头的的所
有脚本(如果运行rcS K stop，则运行K开头的所有脚本)

K50dropbear S02nvram S40network S50dropbear S96led
K90network S05netconfig S41wmacfixup S50telnet S97watchdog
K98boot S10boot S45firewall S60dnsmasq S98sysntpd
K99umount S39usb S50cron S95done S99sysctl

上面的脚本文件来自/etc/init.d/，在该文件夹下包含了各种应用程序的初始化脚本，这些脚本通过/etc/rc.common脚本，将init.d的脚
本链接到/etc/rc.d目录下，并且根据 这些脚本中的START和STOP的关键字，添加K${STOP}和S${START}的前缀，这样就决定了脚本的先后的运行次序。

openwrt的shell脚本比较复杂，因此看脚本时可以通过添加set -x和echo等命令，直接看shell脚本的结果，而不要花太多的时间硬看脚本，主要是理解其主要的意思和设计思路。